专利名称：一种专用于大电容试品试验的直流高压发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到直流高压发生器技术领域，尤其是一种专用于大电容试品试验的直流高压发生器。
背景技术：
常规的800KV/10mA直流高压发生器能多次应用于换流变等小电容试品直流耐压试验，容量、电压及连续运行时间等技术指标都能满足海缆的直流耐压要求，但对于2uF以上的大容性试品，在升压过程中，非常容易由于充电电流过大导致高压过流而跳闸(这是直流高压发生器必须具备的保护措施)，这样试验就无法正常进行下去，手动控制很难避免这种情况的发生，因为电流表的显示有延时，看到电流增大时可能已经为时过晚，因此需要进一步研究及改进直流高压发生器的控制办法。
目前的直流高压发生器工作原理如图1所示，升压采用电位器调压方式，调节电位器的快慢由人手控制，电位器的位置直接决定脉宽，也就决定了输出电压，也即是同样的速度调节电位器，升压的速率
是一定的，充电电流对于小电容试品来说，C很小，I也就不大，电流基本取决于试品的绝缘电阻，特性接近于阻性负载，但大电容试品来说，C很大，I就很大，最大充电电流可能已经超过仪器输出电流的极限，然而，所有直流高压发生器基于在试验过程中试品放电时进行保护的原因，都设置了瞬时过流保护，因此，很容易因充电电流过大而跳闸；常规的直流高压发生器升压过程的输出电压电流特性如图2，从图2中可以看出，输出的高压电压同电位器的给定升压速率一定时，当负载为阻性负载时输出电压、电流基本同电位器的给定升压速率一致，当负载为大容性负载时，高压电流在充电瞬间的高压电流最大，并且跟调节的速度相关，当然还与充电回路的时间常数τ有关，图2表示的是串联电阻R为500KΩ，容性负载为2uF，时间常数τ为1秒的升压过程常规直流高压发生器的输出电压、电流特性。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术直流高压发生器当用于大电容试品试验时容易因充电电流过大而导致高压过流出现跳闸、导致试验无法进行的技术问题，提供一种当用于大电容试品试验时能有效防止充电电流过大而跳闸的直流高压发生器。
为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案一种专用于大电容试品试验的直流高压发生器，包括有依次电连接的电位器给定模块，PWM脉宽调制模块，倍压模块，高压输出模块，在所述PWM脉宽调制模块和高压输出模块之间电连接有高压反馈模块，还包括有用于检测电位器给定模块电位调节大小和高压电流大小的CPU检测模块、D/A给定模块、高压电流测量模块，所述CPU检测模块和D/A给定模块串联电连接于所述电位器给定模块和PWM脉宽调制模块之间，所述D/A给定模块输出电连接到PWM脉宽调制模块，所述高压电流测量模块一端与CPU检测模块电连接，另一端电连接到所述高压输出模块。
升压过程中常规直流高压发生器对大容性负载很容易因高压过流而跳闸，但进一步分析发现，大容性试品升压过程发生过流时电压也在上升，而试品击穿放电过流时电压是在下降的，两者有明显区别，因此，只要在设备的过流保护中增加电压判据，就可以区分是容性试品充电过流还是试品放电过流，若是试品放电过流即进行保护跳闸，若是容性试品充电过流即采取措施降低升压速率；因此通过增加一级采用CPU检测模块的D/A给定模块输出方式，首先测量电位器的调节大小，然后CPU检测模块检测电位器给定模块的信号，根据其调节幅度大小，在单位时间内给定减小后由D/A给定模块输出，高压电流测量模块测量高压输出模块输出的高压电流大小，并将检测结果发送给CPU检测模块，CPU检测模块接收到该高压电流信号后，假如瞬间电流还是偏大，则在单位时间内给定减小后由D/A给定模块输出，始终控制瞬间高压电流不超过直流高压发生器的高压额定电流。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点本实用新型的直流高压发生器能在不影响设备其他性能的条件下保证对大电容试品不发生充电过流导致高压过流而跳闸的现象，使得试验能正常顺利进行。
图1为现有技术直流高压发生器控制原理示意图； 图2为现有技术直流高压发生器升压过程的输出电压、电流特性示意图； 图3为本实用新型直流高压发生器控制原理示意图； 图4为本实用新型直流高压发生器升压过程的输出电压、电流特性示意图； 图5为本实用新型实施例海缆相对地直流耐压试验接线图； 图6为图5的试验电压加压程序示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例一 请参阅图3所示，一种专用于大电容试品试验的直流高压发生器，包括有依次电连接的电位器给定模块、PWM脉宽调制模块、倍压模块、高压输出模块，在所述PWM脉宽调制模块和高压输出模块之间电连接有高压反馈模块，还包括有用于检测电位器给定模块电位调节大小和高压电流大小的CPU检测模块，D/A给定模块，高压电流测量模块，所述CPU检测模块和D/A给定模块串联电连接于所述电位器给定模块和PWM脉宽调制模块之间，所述D/A给定模块输出电连接到PWM脉宽调制模块，所述高压电流测量模块一端与CPU检测模块电连接，另一端电连接到所述高压输出模块。
修改控制逻辑以后，直流高压发生器在升压过程输出的电压、电流特性如由图4所示，从图4中可以看出，在与图2所述同样负载下，电位器输出同样以原来的升压速度，但高压输出的速度变慢，输出变得更平滑，而且高压输出电流得到了有效的控制。
本实施例对2台同型号的200KV/20mA直流高压发生器的其中1台保持常规技术，另1台按本实用新型结构进行改进，即控制结构改为图3所示，并且过流保护增加电压判据，分别用它们对2uF和8uF的电容试品进行3种试验，所有试验都串联500KΩ的充电电阻(水阻)，试验结果分别如表1、表2、表3所示。
表1记录的是分别用改进前后直流高压发生器对2uF电容试品进行试验而都不发生过流跳闸的数据结果，从表1中可看出，在同样电位器调节速率下改进后的直流高压发生器输出瞬间最大高压电流被明显降低。
表1改进前后直流高压发生器对2uF试品升压过程试验结果对比表之一
表2记录的是分别用改进前后直流高压发生器对2uF电容试品进行试验并继续增加电位器的调节速率使未改进直流高压发生器过流跳闸的数据结果，从表2中可看出，在增大电位器调节速率后，改进后(即本实用新型)的直流高压发生器输出瞬间最大高压电流被限制的效果更加明显，对于电位器给定速率4，改进前的直流高压发生器已经因充电电流过大而跳闸，但改进后的直流高压发生器输出电流只有极限值的一半左右，试验结果表明改进后的直流高压发生器确实可以防止大电容试品升压过程发生过流跳闸。
表2改进前后直流高压发生器对2uF试品升压过程试验结果对比表之二
表3记录的是分别用改进前后直流高压发生器对8uF电容试品进行试验的结果，海南联网工程的海缆对地电容量约为7.368uF，选择8uF电容试品进行试验是为了模拟改进后的直流高压发生器是否满足海缆耐压试验的升压过程，但由于试品承受电压的限制，只能模拟到20kV。从表3中可看出，在同样的电位器调节速率下，改进后的直流高压发生器输出瞬间最大高压电流电流被限制的效果明显，对于电位器给定速率6，改进前的直流高压发生器已经因充电电流过大而跳闸，但改进后的直流高压发生器输出电流被限制得非常合理，试验结果表明改进后的直流高压发生器确实可以防止如海缆这类大电容试品升压过程发生过流跳闸。
表3.改进前后直流高压发生器对8uF试品升压过程试验结果对比表之三
最后，分别用改进后及保持原样的直流高压发生器对2uF试品升压至5kV，待电压稳定5分钟后，分别用10KΩ电阻将试品短接，模拟试品放电，结果2台直流高压发生器都发生保护跳闸，试验证明改进后的直流高压发生器同样具备试品放电保护功能。
实施例二 本实施例提供一个直流高压发生器的实际应用实例，以进一步说明本实用新型的直流高压发生器的应用。
项目组基于以上研究结果，在常规直流高压发生器的基础上研制了1台800KV/10mA直流高压发生器和2台1200KV/10mA直流高压发生器，把其中1台1200KV/10mA直流高压发生器应用30.7公里的海缆-775KV/15分钟直流耐压试验，试验过程非常顺利，试验接线原理图如图5所示，加压程序如图6所示，试验结果如表4，实际充分证明这种直流高压发生器非常适用于大电容试品的直流耐压试验。
表4 试验数据表 以上应用的1200kV/10mA型直流高压发生器的其它技术参数以下 a.输出额定电压0～400kV(单节使用)； 0～800kV(双节使用，海缆耐压试验拟用双节)； 0～1200kV(三节使用)； b.输出电压极性通过翻转倍压筒正负极性来改变输出电压极性 c.输出额定电流25mA(单节倍压筒) 15mA(双节倍压筒，海缆耐压试验拟用双节) 10mA(三节倍压筒) d.输出功率12kW e.电压测量误差1.0％(满度)±2个字 f.电流测量误差1.0％(满度)±2个字 g.过压整定误差≤1.0％ h.0.75切换误差≤1.0％ i.波纹系数≤1.5％ j.电压稳定度随机波动、电源电压变化±10％，≤1％ k.串联限流电阻每节2MΩ，共3节，(海缆耐压试验拟用双节)。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
权利要求1.一种专用于大电容试品试验的直流高压发生器，包括有依次电连接的电位器给定模块、PWM脉宽调制模块、倍压模块、高压输出模块，在所述PWM脉宽调制模块和高压输出模块之间电连接有高压反馈模块，
其特征在于还包括有用于检测电位器给定模块电位调节大小和高压电流大小的CPU检测模块，D/A给定模块，高压电流测量模块，所述CPU检测模块和D/A给定模块串联电连接于所述电位器给定模块和PWM脉宽调制模块之间，所述D/A给定模块输出电连接到PWM脉宽调制模块，所述高压电流测量模块一端与CPU检测模块电连接，另一端电连接到所述高压输出模块。
专利摘要本实用新型公开了专用于大电容试品试验的直流高压发生器，包括有依次电连接的电位器给定模块、PWM脉宽调制模块、倍压模块、高压输出模块，在PWM脉宽调制模块和高压输出模块之间电连接有高压反馈模块，还包括有用于检测电位器给定模块电位调节大小和高压电流大小的CPU检测模块，D/A给定模块，高压电流测量模块，CPU检测模块和D/A给定模块串联电连接于电位器给定模块和PWM脉宽调制模块之间，D/A给定模块输出电连接到PWM脉宽调制模块，高压电流测量模块一端与CPU检测模块电连接，另一端电连接到高压输出模块。直流高压发生器能在不影响设备其他性能的条件下保证对大电容试品不发生充电过流导致高压过流而跳闸的现象，使得试验能正常顺利进行。
文档编号G01R31/12GK201562032SQ200920264398
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者陈忠, 陈禾, 骆晓龙 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心